5G SPN 承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研討

0引言在5G網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展背景下，5G技術(shù)已經(jīng)在我國信息技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，并且5G網(wǎng)絡(luò)逐漸成為國內(nèi)各大運營商主要競爭戰(zhàn)場。5G網(wǎng)絡(luò)在不同的應(yīng)用場景對網(wǎng)絡(luò)性能有著不同的要求。因此通過SPN可以滿足5G網(wǎng)絡(luò)不同場景下的性能要求，對5G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行提供保障。15GSPN承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析1.1SPN分層技術(shù)SPN切片分層網(wǎng)主要是通過以太分片組網(wǎng)技術(shù)手段、面向傳送分段路由技術(shù)組成，以上兩種技術(shù)與光層密集波分復(fù)用（densewavelengthdivisionmultiplexing,DWDM）技術(shù)層網(wǎng)絡(luò)相互連接，其主要的網(wǎng)絡(luò)層次包括切片分組層（slicingpacketlayer,SPL）可以將路由中的數(shù)據(jù)有效處理，切片通道層（slicingchannellayer,SCL）主要處理以太網(wǎng)通道中的數(shù)據(jù)信息。切片傳送層（slicingtransportlayer,STL）可以將物理層面的編碼和DWDM數(shù)據(jù)有效處理。SPN分層技術(shù)層次模型架構(gòu)如圖1所示。圖1SPN分層技術(shù)層次模型架構(gòu)1.1.1切片分組層切片分組層主要為各個業(yè)務(wù)起到封裝和調(diào)度的作用。在SPN網(wǎng)絡(luò)層次架構(gòu)中，切片分組成又分為網(wǎng)絡(luò)傳送層、客戶業(yè)務(wù)層兩部分，在SPN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)過程中封裝處理時，技術(shù)人員需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型對應(yīng)選擇封裝規(guī)范要求，繼而向網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供精準(zhǔn)的服務(wù)。例如，時分復(fù)用模式（timedivisionmultiplexing,TDM）仿真技術(shù)和E-LAN技術(shù)，在處理網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)過程中需要通過分流和服務(wù)質(zhì)量保障以及識別等服務(wù)進(jìn)行處理。切片分組層中的網(wǎng)絡(luò)傳送層主要為各個分組業(yè)務(wù)提供保護(hù)和檢測的作用，在這個過程中技術(shù)人員需要利用網(wǎng)絡(luò)傳送層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即虛通道、控制平面、虛擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對隧道運行提供支持，確保各個業(yè)務(wù)能夠穩(wěn)定輸出。1.1.2切片通道層切片通道層在SPN承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)中發(fā)揮重要作用。在5GSPN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中技術(shù)需要通過TDM以及移動通訊網(wǎng)切斷和移動通訊網(wǎng)路徑等技術(shù)，在切片通道層中塑造一個隔離通道，繼而高效處理5G承載業(yè)務(wù)，促使切片通道能夠順利連接5G終端，其通過以上的技術(shù)手段，不僅提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，還可以避免傳輸超時的問題，實現(xiàn)透明化的數(shù)據(jù)傳輸。所以在業(yè)務(wù)處理過程中采用助力碼塊序列銜接交叉技術(shù)，并將業(yè)務(wù)輸入在移動通訊網(wǎng)客戶端便可以對客戶的數(shù)據(jù)信息刪減和增加，滿足5G各項數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的運行需求。1.1.3切片傳送層切片傳送層在5GSPN承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在TDM支持下，主要包括移動通訊網(wǎng)切斷和移動通訊網(wǎng)路徑作為通過物理媒介，對各個業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)某隹?，技術(shù)人員通過數(shù)據(jù)傳輸口可以保證切片分組成達(dá)到穩(wěn)定運行狀態(tài)，再通過光纖介質(zhì)層將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)顯示，最終完成5G客戶全部服務(wù)流程。在切片傳送層中SPN技術(shù)支持下可以擴大切片傳送層數(shù)據(jù)傳輸范圍，并且利用400GE、200GE等網(wǎng)絡(luò)線路，不僅提升數(shù)據(jù)傳輸效率，還可以提升5G業(yè)務(wù)運行水平。1.2SPN業(yè)務(wù)子層技術(shù)1.2.1L2、L3VPN在SPN業(yè)務(wù)子層技術(shù)結(jié)構(gòu)中主要包括二層虛擬專用網(wǎng)（layer2virtualprivatenetwork,L2VPN）、三層虛擬專用網(wǎng)（layer3virtualprivatenetwork,L3VPN）以及業(yè)務(wù)子層操作管理和維護(hù)（operationadministrationandmaintenance,OAM）技術(shù)。在L2、L3VPN支持下可以順利連接L2VPN業(yè)務(wù)，繼而提升SPN承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)能力。針對L3VPN而言，技術(shù)人員需要建立指定的L3VPN技術(shù)架構(gòu)。在L3VPN技術(shù)架構(gòu)搭建過程中，技術(shù)人員需要明確IPv4/IPv6雙棧運行要求，促使L3VPN技術(shù)架構(gòu)具備承載IPv6業(yè)務(wù)與IPv4業(yè)務(wù)能力，保證后續(xù)業(yè)務(wù)運行穩(wěn)定性，實現(xiàn)良好的SPN網(wǎng)絡(luò)承載效果，以及提升5GSPN承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)運行質(zhì)量。1.2.2業(yè)務(wù)子層OAM技術(shù)OAM技術(shù)作為業(yè)務(wù)子層SPN承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)組成部分，現(xiàn)階段OAM技術(shù)的應(yīng)用要求越來越嚴(yán)格，應(yīng)根據(jù)規(guī)定的操作標(biāo)準(zhǔn)要求確保OAM技術(shù)應(yīng)用規(guī)范性。在OAM技術(shù)運行過程中可以承載多項服務(wù)，在同帶信號傳輸（帶內(nèi)）OAM技術(shù)支持下可以對5G網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)性能全面檢測，還可以對網(wǎng)絡(luò)終端檢測，為提升后續(xù)丟包和抖動性能提供助力。在OAM技術(shù)應(yīng)用過程中，技術(shù)人員不需要插入檢測文件，提升檢測業(yè)務(wù)的靈活性，為5G承載網(wǎng)絡(luò)運行提供保障。1.3SPN傳送子層技術(shù)1.3.1SR-TP隧道針對網(wǎng)絡(luò)傳送層主要包括隧道擴展技術(shù)（segmentroutingtransportprofile-trafficengineering,SR-TP）和基于盡力轉(zhuǎn)發(fā)的段路由（segmentrouting-bestEffort,SR-BE）隧道技術(shù)，針對SR-TP隧道技術(shù)可以提升5G終端運營能力，在SR-TP技術(shù)應(yīng)用過程中需要使用各個網(wǎng)絡(luò)鏈路、網(wǎng)管配置以及本地連接標(biāo)簽等。技術(shù)人員應(yīng)按照隧道轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，在各個業(yè)務(wù)中采用運營商邊緣路由器節(jié)點精準(zhǔn)識別轉(zhuǎn)發(fā)路徑。在報文轉(zhuǎn)發(fā)被節(jié)點接收后需要將節(jié)點和報文以及本地臨接標(biāo)簽相互連接，最后找到報文轉(zhuǎn)發(fā)接口，再將本地臨接標(biāo)簽隔離[1]。1.3.2SR-BE隧道在SR-BE隧道技術(shù)中需要為此項技術(shù)配備一個節(jié)點標(biāo)簽，通過節(jié)點標(biāo)簽為SR提供支持，繼而構(gòu)建一個SR-BE隧道技術(shù)運行結(jié)構(gòu)。另外在每臺設(shè)備上制定相應(yīng)的類屬編程協(xié)議，采用分布式的方式以及計算機選擇最佳的轉(zhuǎn)發(fā)路線形成一個轉(zhuǎn)發(fā)隧道，最終完成全部部署，避免5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性，提升SR-BE隧道技術(shù)部署效果。1.4SPN管控技術(shù)1.4.1集中管理面技術(shù)集中管理面技術(shù)作為SPN管控技術(shù)組成部分可以提升運行能力和服務(wù)運行能力，在5G承載網(wǎng)絡(luò)中起到擴展管理和資源配置以及故障管理作用，從而多方面滿足網(wǎng)管系統(tǒng)管理需求。1.4.2集中控制面技術(shù)集中控制面技術(shù)作為SPN管控技術(shù)組成部分主要包括網(wǎng)絡(luò)擴展?fàn)顟B(tài)反饋、隧道路徑選擇以及隧道路徑下發(fā)以及隧道路徑配置等。在集中控制技術(shù)應(yīng)用過程中應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)實際情況選擇對應(yīng)的隧道路徑保證業(yè)務(wù)運行的順利性。1.4.3切片管控技術(shù)切片管控技術(shù)在5G承載網(wǎng)絡(luò)部署過程中，可以支持各項業(yè)務(wù)隔離功能。通過此項技術(shù)可以將移動智能網(wǎng)通道轉(zhuǎn)變?yōu)橐曨l鏈接后再統(tǒng)一管理，為后續(xù)對象接口管理提供便利，提升5G網(wǎng)絡(luò)承載網(wǎng)的隔離能力。在切片管控技術(shù)支持下可以保證虛擬網(wǎng)絡(luò)運行過程中降低多個業(yè)務(wù)相關(guān)干擾，促使切片管控技術(shù)落實達(dá)到理想效果。25GSPN承載網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化策略2.1設(shè)計SPN組網(wǎng)架構(gòu)SPN網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建是SPN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的前提和關(guān)鍵。在目前的傳輸網(wǎng)絡(luò)中，SPN組網(wǎng)架構(gòu)的構(gòu)建需要以接入層、匯聚層和核心層為依據(jù)，以SPN承載網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)為核心對運行網(wǎng)絡(luò)的需求進(jìn)行統(tǒng)一的補償，從而滿足5G網(wǎng)絡(luò)的低時延、大帶寬等多項要求。首先，SPN的初期構(gòu)建，5G網(wǎng)絡(luò)將于2020年正式投入商業(yè)運營，5G的基站將達(dá)到1萬座。由于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢持續(xù)發(fā)揮，工信部在發(fā)布的信息規(guī)劃中預(yù)計5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大規(guī)模普及將會持續(xù)3年。當(dāng)前SPN網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)一步改進(jìn)以滿足5G網(wǎng)絡(luò)的需求。在前期的構(gòu)建過程中，SPN網(wǎng)絡(luò)不僅要根據(jù)5G基站來完成對經(jīng)營服務(wù)的平面載體，而且還要納入電信服務(wù)，從而完成對平面服務(wù)的高效轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)SPN網(wǎng)絡(luò)的長期發(fā)展。其次，SPN組網(wǎng)成熟商業(yè)化時期，在其趨向成熟商業(yè)化的階段要確保所建立的無線基站能夠在更惡劣的條件下進(jìn)行使用，推動SPN組網(wǎng)向著大帶寬和分組切片發(fā)展，最后形成全覆蓋網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。例如，華為公司于2020年4月30日，將SPN技術(shù)應(yīng)用于珠穆朗瑪峰，實現(xiàn)了珠峰的5G網(wǎng)絡(luò)，這不僅為SPN技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，同時也為未來5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)[2]。2.2明確SPN組網(wǎng)規(guī)劃5G業(yè)務(wù)對SPN結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。5G是一種新興的承載網(wǎng)技術(shù)，其具備明顯的網(wǎng)絡(luò)融合特性可保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的正常運行。SPN新建5G組網(wǎng)如圖2所示。在SPN規(guī)劃中使用SPN技術(shù)，并按照網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供相應(yīng)的組網(wǎng)模式，這將有助于5G基站在今后的建設(shè)中具有更強的實用性。SPN組網(wǎng)規(guī)劃主要包含兩個方面：首先，優(yōu)選技術(shù)，在選擇的SPN關(guān)鍵技術(shù)中應(yīng)該對以上所述的SPN體系結(jié)構(gòu)層次進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，其中包含了組網(wǎng)測試等，從而保證SPN組成的發(fā)展方向。同時還要注意SPN與產(chǎn)業(yè)鏈廠商之間的交流效應(yīng)，不僅要建立起SPN的品牌，而且還要對SPN的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，這樣才能保證SPN的組網(wǎng)能夠達(dá)到一個全球化的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目的。其次，在5G移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng)過程中提出了加強分組層次間的相互聯(lián)系和協(xié)作的方法，以利于5G移動通信系統(tǒng)的平穩(wěn)運行。5G對網(wǎng)絡(luò)操作的滲透能力沒有太大的需求，但是要確保在處理過程中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)避免數(shù)據(jù)泄露的發(fā)生。在通信流量較小的地區(qū)可以通過SPN機制來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，從而達(dá)到提高系統(tǒng)的性能[3]。圖2SPN新建5G組網(wǎng)2.3實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)一承載5G通信技術(shù)的實際運用需要確保SPN組網(wǎng)具有統(tǒng)一的承載能力。5G在實施一體化承載時需要確保SPN構(gòu)成具備協(xié)同運行和智能控制的功能。其中協(xié)作運維指的是在5G網(wǎng)絡(luò)的操作過程中對其進(jìn)行協(xié)作管理，這樣就可以為5G網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用提供運維保障。在此階段要針對各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)建立相應(yīng)的監(jiān)控體系，并運用控制體系中的協(xié)作管理模型來監(jiān)控各種服務(wù)的運行。并且還可以對故障和流量信息進(jìn)行實時反饋，使得有關(guān)人員可以按照反饋的結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的協(xié)同管理，從而推動5C網(wǎng)絡(luò)的多樣化發(fā)展[4]。2.4優(yōu)化SPN路由狀態(tài)以前分組傳送網(wǎng)（packettransportnetwork,PTN）是用來支持4G的，但現(xiàn)在5G的普及，PTN必須要借助分組交換網(wǎng)（packet-switchednetwork,PSN）的幫助才能讓5G的發(fā)展更加成熟。而SPN載體在面臨5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的同時還面臨著諸如路由性能差等問題。因此在5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)開放的時候提供相應(yīng)的路由規(guī)劃，避免5G網(wǎng)絡(luò)在交叉互擾的情況下不能實現(xiàn)理想的運營效果。在此基礎(chǔ)上考慮到網(wǎng)絡(luò)中存在的回路數(shù)目較多，需要對網(wǎng)絡(luò)中存在的回路進(jìn)行最優(yōu)調(diào)節(jié)，并根據(jù)回路的特點為網(wǎng)絡(luò)中存在的回路分配合適的回路通道。在同路由下網(wǎng)絡(luò)流量不能正常進(jìn)